Moderní projektování konstrukcí infrastruktury

Projekční činnost spojená s infrastrukturou se čím dál více digitalizuje. Je kladen velký důraz na inovace a na produktivitu, to vše za rostoucího tlaku spojeného s požadavky na snížení ceny, zkrácení termínů a udržitelnost. Building Information Modeling (BIM) se stává rozšířenou platformou mezi projektanty a ostatními účastníky výroby a výstavby. Zvyšuje se tak úroveň projektů a informací, které jsou dostupné pro všechny členy zapojené do stavebního procesu. Následně je možné všechny tyto informace doručit například správě nemovitosti pro další použití v budoucnu. Nyní se objevuje sourozenec této platformy zaměřující se na liniové stavby známý jako BrIM (Bridge Information Modeling) a hledá využití v oblasti mostních konstrukcí.

CO JE TO BrIM?

Přestože je BIM možné využít na nejrůznější typy staveb, pořád jsou to stavby konstruované ve vertikálním směru. Oproti tomu mosty jsou konstrukce vedené horizontálně a používání BIM má v tomto případě svá omezení. BrIM, specificky upravený BIM, zahrnuje všechny informace potřebné v životním cyklu celé mostní konstrukce.

BrIM zvyšuje kvalitu projektů pomocí přesných informací, konzistentní dokumentace a jednodušší konstruovatelnosti celé konstrukce. Dovoluje také přesnější plánování výroby prefabrikátů, doručení materiálu just-in-time na stavbu a zlepšuje komunikaci a výměnu informací napříč profesemi. Nakonec může BrIM sloužit všem účastníkům zapojeným do výstavby, stejně jako zdroj informací potřebný pro následnou údržbu těchto konstrukcí.

BrIM JE O STANDARDIZACI INFORMACÍ

Zcela zásadní pro BIM a potažmo i BrIM je transparentní komunikace a vyšší stupeň spolupráce se všemi účastníky projektu. Standardizované informace jsou důležité, aby bylo možné ze softwarových nástrojů vytěžit maximum a zároveň je nutné tyto informace doručit v univerzálně použitelné podobě, aby byla možná integrace do různých stupňů projektu.

Sdílení informací musí být nezávislé na programovém nástroji, z kterého tyto informace pochází, což vede k vyšší úrovni spolupráce. Tato nezávislost zároveň dovolí, aby byl BrIM otevřeným a opakovatelným procesem, z kterého mohou těžit všichni.

BrIM JE O TECHNOLOGII

BIM a samozřejmě také BrIM je možné napojit na další technologie, jako je 3D tisk, rozšířená, virtuální nebo smíšená realita, bezdrátový monitoring a také kooperaci v reálném čase.

Pravá BIM aplikace je parametrická v tom smyslu, že parametry objektů určují chování těchto objektů ke všem okolním. Tyto aplikace pomáhají účastníkům procesu shromažďovat a sdílet přesná a konzistentní data.

Všechna tato standardizovaná data musí být používána v otevřené datové platformě, jakou je například Trimble Connect. Tato platforma umožňuje přenos informací mezi různými programy. Všechny změny informací jsou dohledatelné, a tak nemůže dojít ke ztrátě nebo přepsání informací a modely mohou být upraveny bez narušení postupu práce.

VYUŽITÍ TEKLA STRUCTURES NA PROJEKTU TRAFIKPLATS VEGA

Pro využití samotného BrIMu je extrémně důležitý 3D model celé konstrukce, který obsahuje jak grafické, tak negrafické informace. Na následujících řádcích bude představen projekt infrastruktury, který byl zpracován v programu Tekla Structures. Jednou z největších výzev tohoto projektu byla podmínka zadavatele na výstupy, které musely být pouze digitální.

Trafikplats Vega ve Švédsku je uzel infrastruktury, který byl projektován a následně i realizován bez použití papírových podkladů, tedy byly využity pouze digitální technologie. Tento komplexní projekt je navržen jako monolitická železobetonová konstrukce, která slouží pro převedení dopravy a je složena z několika mostních konstrukcí a opěrných stěn. Konsorcium ELU Konsultant AB modelovalo, a realizovalo, celý projekt v programu Tekla Structures. Vytvořili si několik komponent tak, aby splňovaly velmi specifické požadavky ELU. Projekt byl kompletně dokončen v roce 2018 a stal se výhercem soutěže Tekla BIM Awards v kategorii Projektů infrastruktury v tomto roce.

Konsorcium ELU bylo schopno pomocí Tekly vytvořit konstrukční model, na jehož základě vznikly nejrůznější exporty datových formátů, které umožňovaly nahradit papírové výstupy. Skanska jakožto dodavatel stavby byla schopna odhalit nejrůznější kolize a chyby v předstihu, tedy ještě v projekční fázi.

„Tekla umožnila export do nejrůznějších formátů tak, jak to požadovali naši zákazníci pro koordinaci. Model byl, krom mnoho dalšího, použit na vytvoření dwg, IFC modelů, reportů a výkazů,“ říká Björn Israelsson z ELU Konsult AB.

Návrh a výstavba pod vedením ELU byly provedeny bez použití dokumentace v papírové formě, kromě jednoduchých pohledů vytvořených v Tekla Structures. Tento projekt je jeden z prvních BIM projektů pod záštitou švédského ministerstva dopravy, kde byl největší důraz kladen na uživatelské atributy. Jednou z největších předností programu Tekla Structures je právě neomezené využívání uživatelsky definovaných atributů, které mohou obsahovat libovolné informace.

„BEZPAPÍROVÝM“ PROJEKTEM OTEVŘELO ELU NOVÉ MOŽNOSTI

Projekt Trafikplats Vega, při kterém nebyl využíván tištěný papírový výstup, umožnil ELU vyvinout nové nástroje, které v budoucnu usnadní práci na dalších projektech. ELU například vyvinula komponent sloužící k efektivnímu vyztužení konstrukce tvaru trumpety.

NÁSTROJE V TEKLA STRUCTURES USNADŇUJÍ MODELOVÁNÍ MOSTŮ

Tekla Structures je modelovací program, který dovoluje vytvářet konstrukční modely, nezávisle na typu nebo materiálu konstrukce. Již mnoho let Tekla dokazuje kvality v oblasti modelování ocelových konstrukcí a v posledních několika letech také velice dobré výsledky v oblasti modelování železobetonových konstrukcí, jak monolitických, tak prefabrikovaných. Nástroje, kterými se v programu Tekla Structures vytvářejí železobetonové konstrukce, se s každou další verzí neustále zdokonalují. Tekla Structures disponuje jak funkcemi pro vytváření tvarů železobetonových konstrukcí, tak nespočtem kvalitních nástrojů pro vyztužování a detailování těchto tvarů.

Jedním z nejsilnějších nástrojů pro vytváření konstrukčních modelů mostních konstrukcí (nebo také tunelů) je Bridge Creator, který je novinkou v aktuální verzi programu Tekla Structures 2019. Slouží k vytvoření základní geometrie mostní konstrukce. Dalším nástrojem, který může velice zjednodušit proces vytváření složité geometrie, je Beam Extruder, který mohou uživatelé Tekla Structures používat již delší dobu.

BRIDGE CREATOR – ZCELA NOVÝ NÁSTROJ

Pod vedením mostního inženýra s mnohaletou zkušeností Gabriela Nevese vznikl v programu Tekla Structures unikátní nástroj pro tvorbu mostních konstrukcí. Bridge Creator dokáže načítat externí data (například XML soubory), která reprezentují vedení jednotlivých linií mostovky. Dále je možné nadefinovat parametrické profily samotné nosné konstrukce, nebo například vedlejších pomocných konstrukcí. Tyto profily si pak drží v předem nadefinovaných staničeních vzdálenost od linií mostovky. Tímto způsobem vzniká plně parametrizovaný průběh mostní konstrukce vázaný na linie mostovky.

Po vytvoření tvaru mostovky přichází etapa detailování a vyztužování železobetonové konstrukce. Tekla Structures obsahuje několik nástrojů jak pro ruční vyztužování, tak pro vyztužovaní pomocí komponent.

BEAM EXTRUDER – KLASICKÝ NÁSTROJ V NOVÉM KABÁTĚ

V programu Tekla Structures mohou uživatelé využívat funkcí Beam Extruderu již několik let. Nedávno však došlo k zásadnímu vylepšení této aplikace. Tento nástroj slouží k převedení informací z excelovské tabulky do 3D modelovacího prostředí. Tabulka excel musí obsahovat 2 základní informace. První z nich jsou X, Y, Z souřadnice bodů, které diskrétně určují osu vedení dané konstrukce (může se jednat například o osu komunikace). Druhou informací je název parametrizovaného profilu, který se nachází mezi danými body. Tyto informace se načtou do aplikace Beam Extruder, kde můžeme zadat hodnoty odsazení, zarovnání a podobně. Následně Beam Extruder vytvoří segmenty konstrukce, které jsou vzájemně ořezány a napasovány tak, aby na sebe perfektně navazovaly. Vznikne tedy soustava nosníků s daným parametrickým profilem. Následně je možné tuto soustavu hromadně vyztužovat pomocí maker vytvořených přesně pro tuto činnost. Takto nástroj fungoval až donedávna. Současná verze umožňuje vytvořit takzvaný BREP objekt, nejedná se tedy již o soustavu nosníků, ale o plnohodnotný 3D objekt. Tuto BREP geometrii je možné dále vyztužovat pomocí nástrojů k tomu určených.

Důležitým faktem zůstává, že 3D geometrie vytvořená v Tekla Structures, je plně propojena s excelovskou tabulkou. Dojde-li tedy k aktualizaci informací v tabulce, dojde k aktualizaci geometrie i v Tekla Structures.

ZÁVĚR

V poslední době se mluví o povinnosti vytvářet nadlimitní veřejné zakázky pomocí BIM, lépe řečeno BrIM. Tato povinnost má začínat od roku 2022. Mostní konstrukce jednoznačně patří mezi tyto nadlimitní zakázky. Tekla Structures nabízí nástroje, které jsou schopny vytvářet jak geometrii těchto konstrukcí, tak nejrůznější detaily včetně svodidel, zábradlí a odvodnění. V neposlední řadě Tekla Structures samozřejmě disponuje nástroji pro vyztužování těchto železobetonových konstrukcí. Program Tekla Structures není omezen materiály ani profily, proto je možné zpracovávat všechny typy mostních konstrukcí, jak železobetonové, tak ocelové.